第六章小流域暴雨洪峰流量

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1、第6章小流域暴雨洪峰流量的计算内容：6.1小流域暴雨洪水计算的特点6.2设计净雨量的推求6.3流域汇流6.4暴雨洪峰流量的推理公式6.5地区性经验公式及水文手册的应用重点：下渗曲线与下渗累积曲线；等流时线原理；暴雨洪峰流量的推理公式；难点：暴雨洪峰流量的推理公式；6.1小流域暴雨洪水计算的特点小流域暴雨洪水的应用范围：小流域面积上的排水建筑物；城市厂矿中的排水管渠；厂矿地区的排洪渠道；铁路和公路的桥梁和涵洞；立体交叉道路的排水渠道；广大农村中众多小型水库的溢洪道小流域设计洪水计算的特点：缺乏暴雨和流量资料拟定计算方法可以作

2、适当简化计算方法应力求简便,使基层工作者易于掌握计算小流域暴雨洪峰流量的公式有：推理公式法经验公式法综合单位线法水文模型法推理公式也称半理论半经验公式,着重推求设计洪峰流量。以暴雨形成洪水的成因分析为基础,考虑影响洪峰流量的主要因素,建立理论模式,并利用实测资料求得参数。其计算成果有较好的精度。地区经验公式只推求洪峰设计流量，它是建立在某地区和邻近地区的实测洪水和调查洪水资料的基础上，探求地区暴雨洪水经验性的规律，使用上有一定的局限性。推导计算公式时，重点分析：1)暴雨强度2)暴雨损失3)流域汇流6.2设计净雨量的推求6.

3、2.1暴雨损失及分类暴雨损失：降雨过程中由于植物截流、蒸发、填洼和下渗而损失的水量。植物截流：降雨发生后，部分雨水首先被植物的叶茎拦截，其拦截量对一次降雨影响不大。蒸发量：本次降雨落到地面然后蒸发或在洼地蓄水体表面上蒸发的那部分水量，可忽略不计。填洼：雨水被地面凹坑或洼地拦蓄的现象，在一般地形下，损失不大，但如果地形特殊或有大量人工蓄水工程，填洼量要另行考虑。下渗：雨水从地面渗入土壤中的现象，是降雨损失中的主要因素。净雨量：暴雨量扣除损失量，也就是地表径流量。6.2.2下渗下渗的物理过程按水分所受的力和运动特征，下渗可分三

4、个阶段：渗润阶段：水分主要受分子力的作用，被土壤颗粒吸收。渗漏阶段：水分主要在毛管力和重力作用下，沿土壤空隙向下作不稳定流动，并逐步充填土壤空隙直至饱和。此时毛管力消失。渗透阶段：水分在重力作用下成稳定流动。下渗曲线与下渗量累积曲线下渗率(下渗强度)：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量,记为f，以mm/min或mm/h计。下渗能力：在一定下垫面条件下，有充分供水时的下渗率。(1)下渗曲线：下渗能力随时间的变化过程线，该曲线上f0为初始下渗率。6．2．3初期损失与平均下渗率一次暴雨过程中，各项损失随时间而变，一般降雨初期损失

5、很大，以后逐渐减少趋于稳定。可将一次暴雨的损失过程分为初期损失与后期损失两个阶段。初期损失：降雨开始到产少地面径流期间的损失，简称初损。后塌损失：产生地面径流以后的损失，简称后损。降雨扣除损失后的流域净雨总量与流域出口断面的地面径流总量是相等的，于是一次暴雨经过扣除损失后的总净雨深h(mm)，按水量平衡方程可用下式计算：6．3流域汇流6．3．1暴雨洪水形成过程6．3．2等流时线原理地面径流的汇集过程，包括坡地漫流和河槽集流两个相继发生的阶段，在分析计算时常常作为一个整体来处理，统称为流域汇流过程。设某流域在单位时间Δt内有

6、均匀净降雨量h(mm)，它向出口断面汇集的情况如下图：最靠近出口断面处面积f1上的净降雨量f1h最先流到，其次是梢远面积f2上的f2h流到，然后依次上溯到距离出口断面最远、汇流时间最长、靠近流域末端面积f4的水量f4h最后流到。设想划分这些面积的界线具有这样的特性，落在线上的净降雨通过坡地和河槽流到出口断面所需的汇流时间都相等．并称之为等流时线。由等流时线与流域分水线所构成的面积叫做共时径流面积，以fi表示。各等流时线到出口断面的汇流时间依次为Δt，Δt．3Δt，而该流域的最大汇流时间为τ＝4Δt。因此，只要知道各时段顺序

7、出流的共时径流面积f1、f2、f3、f4，就能计算出口断面处的流量过程：6．3．3不同净雨历时情况下的径流过程1.净雨历时小于流域汇流时间(tc＜τ)设一次均匀降雨的历时tc＝Δt；净雨深为R(mm)；净雨强度i＝R/t。它在出口断面B形成的地面径流，按等流时线原理可绘成地面径流过程线。Q；是洪峰流量，它是由最大共时径流面积f3上的全部净降雨汇集而成，为部分汇流形成的洪蜂流量，即：2.净雨历时等于流域汇流时间(tc=τ)洪峰流量出现于第四时段末(tc=4Δt)，由全部流域面积F上的全部净降雨汇集而成为全面积汇流产生的洪峰流

8、量Qm若全流域自始至终均匀降雨，则：3.净雨历时大于流域汇流时间(tc>τ)假设一次均匀净降雨历时tc＝5Δt，洪峰流量Qm由全部流域面积厂上的部分净降雨汇集而成，Qm的数值与tc>τ时求得的洪蜂流量相同，只是它多延续了一个tc-τ=Δt‘的时刻，因而流量过程线呈梯形形状。6．3．4暴雨洪峰流量公式3.